一種鎳基合金的真空冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種鎳基合金的真空冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎳基合金是指以金屬鎳為基體元素，再加入其它元素組成的合金，一般鎳基合金 包括鉻、鎢、鉬、鈷、鋁、鈦、硼、鋯等，鎳基合金的制備通常采用真空感應(yīng)爐冶練，在冶煉過程 中會產(chǎn)生N、H氣體元素，并且溶解于鎳基合金中很難去除，變成合金中的雜質(zhì)，影響合金的 純度及性能，致使合金很難滿足高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為提高現(xiàn)有技術(shù)中N、H氣體元素很難從鎳合金中脫除，致使合金達(dá)不到高質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種鎳基合金的真空冶煉方法，實現(xiàn)采用該方法制得的鎳基 合金有害氣體少、雜質(zhì)少的目的，從而使合金滿足高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，本發(fā)明設(shè)計的一種鎳基合金的真空 冶煉方法，包括如下步驟，（1)將鎳基合金原料投入真空熔煉室中，將真空熔煉室抽真空； (2)將真空熔煉室加熱，使真空熔煉室中的鎳基合金原料熔化，維持真空熔煉室中真空度 I. 0-2. OPa ; (3)待真空熔煉室中的原料完全熔化后，向真空熔煉室中通入惰性氣體進(jìn)行 精煉，維持真空熔煉室中的壓強為5-10Pa ; (4)精煉結(jié)束后，進(jìn)行澆鑄，澆鑄后在真空狀態(tài) 下維持5-10min，冷卻定型得到合金。在精煉期，加入惰性氣體，有助于將金屬溶液加熱后 產(chǎn)生的N、H氣體上浮排出，從而去除最終得到合金時的雜質(zhì)，澆鑄后維持真空狀態(tài)，最大 限度將雜質(zhì)氣體都排出，將N在鎳基合金原材料液體中的含量降至20-40ppm，H含量降至 0. 5-1. 5ppm〇
[0005] 進(jìn)一步的，步驟（3)中鎳基合金原材料溶液開始受熱后，不再產(chǎn)生氣泡趨于平靜 時進(jìn)入精煉，此時向真空熔煉室通入惰性氣體，惰性氣體向真空熔煉室中通入的流量為 0. 35-0. 4min/L，惰性氣體包括氬氣和氦氣，氬氣和氦氣的流量比為5-6 : 4-5,此階段維持 5-10min。惰性氣體的選擇及量的比例一是出于成本的考慮，再有要能夠滿足真空熔煉室中 的壓強5-10Pa，以及氣體中各分壓的狀態(tài)，可以將鎳基合金原材料加熱后才生的雜質(zhì)氣體 帶出，從鎳基合金原材料中的脫出，保證合金的純度。
[0006] 進(jìn)一步的，步驟（3)中通入惰性氣體5-10min后，再持續(xù)通入惰性氣體3-5min，惰 性氣體通入真空熔煉室的流量為0. 2-0. 3min/L，惰性氣體包括氬氣和氦氣，氬氣和氦氣的 流量比為7 : 3,增設(shè)的這個步驟是為了在溫度逐步升高時，可能會有更多的氣體溢出，通 入的惰性氣體可最大程度地將雜質(zhì)氣體帶出去除。
[0007] 進(jìn)一步的，步驟（3)中精煉溫度維持為1300-1500°C，在此溫度下，不僅使鎳基合 金的每個原材料更好的融合在一起，而且還可將雜質(zhì)變成氣體經(jīng)惰性氣體帶出脫除。
[0008] 綜上，本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明步驟中在精煉期時通入惰性氣體、澆鑄后保持 真空條件再冷卻定型，有助于將鎳基合金原材料加熱后產(chǎn)生的雜質(zhì)氣體氣體上浮排出，將N 在鎳基合金原材料液體中的含量降至20-40ppm，H含量降至0. 5-1. 5ppm，最大限度保證合 金的純度。
【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步的描述。
[0010] 實施例一：本發(fā)明公開了一種鎳基合金的真空冶煉方法，鎳基合金是指在650~ 1000°C高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金，其原材料包 括鉻、鎢、鉬、鈷、鋁、鈦、硼、鋯、銅、鎂等金屬元素，為了提高合金的耐高溫耐腐蝕性能，還會 通常加入稀土元素，例如氧化鈣、氧化鋁、鑭（La)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)等等。
[0011] 采用本發(fā)明方法冶煉Inconel718號合金，方法包括如下步驟，（1)將鎳基合金原 料投入冶煉爐中的真空熔煉室中，將真空熔煉室抽真空：其原料為現(xiàn)有技術(shù)中鎳基合金通 常使用的原材料；
[0012] (2)將真空熔煉室加熱，使真空熔煉室中的鎳基合金原料熔化，維持真空熔煉室中 真空度I. 0-2. OPa :加熱的溫度視原材料的成分而定，一般為1000-1500°C ;
[0013] (3)待真空熔煉室中的原料完全熔化后，向真空熔煉室中通入惰性氣體進(jìn)行精煉， 維持真空熔煉室中的壓強為5-10Pa ;
[0014] (4)精煉結(jié)束后，進(jìn)行澆鑄，澆鑄后在真空狀態(tài)下維持5-10min，冷卻定型得到合 金。
[0015] 在制得的合金上取樣分析，N含量為20ppm，H含量為lppm，經(jīng)現(xiàn)有真空冶煉方法制 得的鎳基合金一般N含量在70ppm左右，H含量在2ppm左右，由此可見采用本發(fā)明方法可 將雜質(zhì)最大限度的脫除，提高合金的純度。
[0016] 實施例二：采用本發(fā)明方法冶煉In617號合金，方法包括如下步驟，⑴將鎳基合 金原料投入冶煉爐中的真空熔煉室中，將真空熔煉室抽真空：其原料為現(xiàn)有技術(shù)中鎳基合 金通常使用的原材料；
[0017] (2)將真空熔煉室加熱，使真空熔煉室中的鎳基合金原料熔化，維持真空熔煉室中 真空度I. 0-2. OPa :加熱的溫度視原材料的成分而定，一般為1000-1500°C ;
[0018] (3)待真空熔煉室中的原料完全熔化后，向真空熔煉室中通入惰性氣體進(jìn)行精煉， 維持真空熔煉室中的壓強為5-10Pa :基合金原材料溶液開始受熱后，不再產(chǎn)生氣泡趨于平 靜時進(jìn)入精煉，此時向真空熔煉室通入惰性氣體，惰性氣體向真空熔煉室中通入的流量為 0. 35min/L，惰性氣體包括氬氣和氦氣，氬氣和氦氣的流量比為5 :5,此階段維持5-10min， 在精煉期加入Al、Ti進(jìn)行合金化；
[0019] (4)精煉結(jié)束后，進(jìn)行澆鑄，可以在澆鑄時加入原材料中的稀土元素，澆鑄后在真 空狀態(tài)下維持5-10min，冷卻定型得到合金。
[0020] 步驟⑶中在選擇惰性氣體中的質(zhì)量配比關(guān)系、流量時，一是出于經(jīng)濟成本的考 慮，再有就是要保證真空熔煉室的壓強，使惰性氣體與雜質(zhì)氣體之間有合理的分壓，使得雜 質(zhì)氣體能夠被惰性氣體帶出，從鎳基合金原材料中脫除，以下是組成惰性氣體氬氣和氦氣 流量比，以及惰性氣體流量與最終得到合金純度關(guān)聯(lián)性的試驗，用以說明本發(fā)明選擇氬氣 和氦氣流量比、惰性氣體流量的選擇過程：
[0021]
[0022] 由上述表格可知，經(jīng)現(xiàn)有真空冶煉方法制得的鎳基合金一般N含量在70ppm左右， H含量在2ppm左右，由此可見采用本發(fā)明方法可將雜質(zhì)最大限度的脫除，提高合金的純度。
[0023] 實施例三：采用本發(fā)明方法冶煉In617號合金，方法包括如下步驟，（1)將鎳基合 金原料投入冶煉爐中